Какова напряженность электрического поля в точке А, которая находится на расстоянии 6 см от заряда q1=10 нКл и на расстоянии 8 см от заряда q2=-20 нКл, если эти заряды расположены на расстоянии 10 см друг от друга? Также, как изменится потенциальная энергия взаимодействия зарядов, если переместить второй заряд в эту точку, и какую работу необходимо для этого совершить?

Физика Колледж Электрические поля и потенциал напряженность электрического поля заряд q1 заряд q2 расстояние между зарядами потенциальная энергия взаимодействия работа при перемещении заряда физика 12 класс Новый

Чтобы найти напряженность электрического поля в точке А, нужно учитывать contributions от обоих зарядов q1 и q2. Напряженность электрического поля E от точечного заряда q на расстоянии r определяется формулой:

E = k * |q| / r^2

где k - электростатическая постоянная, примерно равная 8.99 * 10^9 Н·м²/Кл².

Теперь давайте найдем напряженность электрического поля от каждого заряда в точке А:

1. Для заряда q1 = 10 нКл, находящегося на расстоянии 6 см (0.06 м):
• Переведем заряд в кулоны: 10 нКл = 10 * 10^-9 Кл.
• Теперь подставим в формулу:
• E1 = (8.99 * 10^9 Н·м²/Кл²) * (10 * 10^-9 Кл) / (0.06 м)^2 = 249.86 * 10^3 Н/Кл.
2. Для заряда q2 = -20 нКл, находящегося на расстоянии 8 см (0.08 м):
• Переведем заряд в кулоны: -20 нКл = -20 * 10^-9 Кл.
• Теперь подставим в формулу:
• E2 = (8.99 * 10^9 Н·м²/Кл²) * (20 * 10^-9 Кл) / (0.08 м)^2 = 281.25 * 10^3 Н/Кл.

Теперь нужно учесть направление электрических полей. Напряженность поля от положительного заряда q1 направлена от заряда, а от отрицательного заряда q2 направлена к заряду. Если мы примем направление от q1 в сторону q2 как положительное, то:

E1 = 249.86 * 10^3 Н/Кл (от q1), E2 = 281.25 * 10^3 Н/Кл (к q2).

Теперь суммируем эти значения с учетом их направлений:

E = E1 - E2 = 249.86 * 10^3 Н/Кл - 281.25 * 10^3 Н/Кл = -31.39 * 10^3 Н/Кл.

Теперь перейдем к расчету потенциальной энергии взаимодействия зарядов, если второй заряд будет перемещен в точку А. Потенциальная энергия U взаимодействия двух точечных зарядов определяется формулой:

U = k * (q1 * q2) / r

где r - расстояние между зарядами. В нашем случае, расстояние между q1 и q2 равно 10 см (0.1 м).

Подставляем значения:

U = (8.99 * 10^9 Н·м²/Кл²) * (10 * 10^-9 Кл) * (-20 * 10^-9 Кл) / 0.1 м = -17.98 * 10^-6 Дж.

Теперь, чтобы переместить заряд q2 в точку А, необходимо совершить работу, равную изменению потенциальной энергии. Так как в точке А потенциальная энергия будет равна нулю (если мы рассматриваем только взаимодействие зарядов), то работа W, необходимая для перемещения, будет равна:

W = U_final - U_initial = 0 - (-17.98 * 10^-6 Дж) = 17.98 * 10^-6 Дж.

Таким образом, напряженность электрического поля в точке А составляет -31.39 * 10^3 Н/Кл, потенциальная энергия взаимодействия зарядов -17.98 * 10^-6 Дж, а работа, необходимая для перемещения второго заряда в точку А, составляет 17.98 * 10^-6 Дж.